PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY)
SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
SKRIPSI
Oleh
KHERLIYANDA FEBRIANI
110405026
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY)
SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
SKRIPSI
Oleh
KHERLIYANDA FEBRIANI
110405026
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY)
SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, April 2016
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY)
SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 20 April 2016 dan dinyatakan
telah memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, April 2016
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T Dr. Ir. Iriany, M.Si
NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19640613 199003 2 001
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul “Pengambilan Kembali Protein (Protein
Recovery) Selama Proses Isolasi Kitin dari Kulit Udang”, berdasarkan hasil
penelitian yang Penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Penelitian ini membantu pengolahan limbah kulit udang sehingga
mengurangi pencemaran terhadap lingkungan dan memberikan sumbangan ilmu
pengetahuan tentang sumber pakan alternatif.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Ir.Iriany, M.Si.,selaku Pembimbing
2. Ir. Lilis Sukeksi, M.Sc. Ph.D,selaku Penguji 3. Ir. Seri Maulina, Ph.D M.Sche.,selaku Penguji
4. Ir. Renita Manurung, M.T.,selaku Koordinator Skripsi
5. Ir. Bambang Trisakti, M.T., selaku Kepala Laboratorium Proses Industri Kimia
6. Dr. Ir. Iriany, M.Si.,selaku Dosen Pembimbing Akademik
7. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.T.,selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU
8. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia
9. Muh. Hendra S. Ginting, S.T. M.T.,selaku dosen penasehat akademik 10. Fitri Hariani Nurzaselaku partner dalam penyelesian skripsi
11. Sahabat-sahabatkhususnya M. Isnainy Ramadhan, Nurhayani, Cici Novita Sari, Cindy Carnella, Yola Melida, Rangga Pramana, M. Rizky Agung,
Khairul Fahmi, Bagus Anandika, Fandy Aprianto, Putri Wella, Mardiatul
12. Rekan-rekan PIK dan OTKkhususnya Agus, Oby, Leo, Rio Nazif, Aidil Saputra, Ferry dan Putri Retno.
13. Keluarga Yayasan Karya Salemba Empat khususnya ayah dan ibu donatur Beasiswa Indofood Sukses Makmur serta keluarga Paguyuban
Karya Salemba Empat Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan masukan demi
kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Juni 2016
Penulis
DEDIKASI
Skripsi ini didedikasikan kepada orang tua,
Ayahanda Khudri.Ar dan Ibunda Harida
Terima kasih sudah melahirkan, membesarkan, merawat, mendidik dan
membimbing Yayan, Terima kasih buat semua cinta dan kasih
sayang serta pengorbanan yang tak pernah mampu Yayan balas,
Yayan bangga menjadi anak Bapak dan Mamak
Kepada kedua adikku Harly Afriandy dan Herdy Oktifiandy
Terima kasih sudah ada dihidup Kak Yong menjadi Penguat
Kak Yong, Semoga Kak Yong bisa menjadi contoh dan
kalian bisa jadi adik yang lebih luar biasa dari Kak Yong
serta Ibu Yanti yang telah merawat dan mengajarkan banyak hal
buat Yayan dari kecil
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Kherliyanda Febriani NIM : 110405026
Tempat, tanggal lahir : Dumai /27 Februari 1995 Nama Orang Tua : Khudri. AR dan Harida Alamat Orang Tua:
Jln. Kaswari RT 002 Kelurahan Laksamana Kecamatan Dumai Kota
Dumai, Riau
Riwayat Pendidikan:
• TK Pertiwi Kota Dumai 1999-2000
• SDN 014 Buluh Kasap Kota Dumai 2000-2002
• SDN Binaan Khusus Kota Dumai 2002-2006
• SMPN 2 Kota Dumai 2006–2008
• SMAN 2 Kota Dumai tahun 2008–2011 Beasiswa yang pernah diperoleh:
1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik 2011-2013 2. Beasiswa Karya Salemba Empat 2013-2016
3. Beasiswa Indofood Sukses Makmur 2014 4. Beasiswa Pemerintah Kota Dumai 2014 Pengalaman Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai Pengurus Bidang Sosial Rohani
2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai Pengurus bidang Kreatifitas dan Minat
3. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2012/2013 sebagai Pengurus Divisi Pengembangan Sumber Daya Manusia
4. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2013/2014 sebagai Pengurus Divisi Pengabdian Masyarakat
5. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2014/2015 sebagai Bendahara Umum
6. Paguyuban Karya Salemba Empat USU 2014/2015 sebagai Kepala Divisi Pengabdian Masyarakat
7. Bike To Campus FT USU 2014/2015 sebagai Steering Committe
8. English Club Fakultas Teknik USU 2014/2015 sebagai Steering Committe 9. Gerakan Teknik USU Mengajar FT USU 2014/2015 sebagai Steering
ABSTRAK
Udang merupakan salah satu komoditas perikanan Indonesia yang bernilai ekonomis tinggi. Produksi kulit udang ini biasanya berkisar 40-45 % dari udang merah (Metapenaeus Sp). Kandungan yang terdapat dalam kulit udang ini tersusun atas protein, kitin, mineral dan karoten sehingga sangat potensial digunakan sebagai bahan baku pengambilan kembali protein. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dalam pembuatan protein serta mengoptimasi kondisi proses deproteinasi untuk menghasilkan jumlah protein yang maksimal. Rancangan percobaan ini menggunakan Response Surface Methodology melalui 2 tahapan proses yaitu deproteinasi dan ekstraksi protein menggunakan kulit udang dan pelarut KOH dengan rasio 1:10 (w/v) pada konsentrasi 1,3; 2; 3; 4; 4,7 M, suhu reaksi 37; 40; 45; 50; 53oC, waktu reaksi 40; 60; 90; 120; 140 menit. Suhu reaksi merupakan faktor yang sangat mempengaruhi dalam proses pengambilan kembali protein. Diperoleh yield protein maksimum sebesar 64,5826 % dengan kadar protein sebesar 86,24 % pada kondisi proses konsentrasi 2,98 M, suhu reaksi 45,76 ºC, waktu reaksi 90,51 menit. Potensi ekonomi dari pemanfaatan kulit udang sebagai bahan baku pembuatan protein sangat menguntungkan.
ABSTRACT
Shrimp is the one of Indonesia fishery commodity with high economic value. The production of shrimp shells is usually 40-45 % from red shrimp (Metapenaeus Sp). Shrimp shells contained protein, chitin, minerals and carotenoids so it is very potential to be used as materials for recovery protein. This experiment aims to determine factors that affect protein recovery and optimum conditions deproteination process to produce high protein. The design of experiment used Response Surface Methodology methode with 2 steps consist of deproteination and protein extraction process using shrimp shells and KOH solution in comparison 1:10 (w/v) with the concentration is 1,3; 2; 3; 4; 4,7 M, the reaction temperatures is 37, 40, 45, 50, 53 ºC and the reaction times is 40, 60, 90, 120, 140 minutes. The reaction temperature is main factor influence protein recovery process. The highest protein yield obtained is 64,5826 % with protein content is 86,24 % using KOH solution 2,98 M, reaction temperature 45,76 ºC and reaction time 90,51 minute. Economic potential of protein recovery for chitin isolation process from shrimp shells is profitable.
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 RUMUSAN MASALAH 3
1.3 TUJUAN PENELITIAN 5
1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 KULIT UDANG 7
2.2 PROTEIN 8
2.3 PROTEIN KULIT UDANG 9
2.4 EKSTRAKSI PROTEIN 10
2.4.1 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari Sel dan
Jaringan Hewan 10
2.4.2 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari
Organisme Uniseluler 11
2.4.3 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari Jaringan
2.4.4 Ekstraksi Protein Larut dalam Lemak 11
2.4.5 Ekstraksi Kumpulan Protein 11
2.5 EKSTRAKSI PROTEIN KULIT UDANG 12
2.6 PEMURNIAN PROTEIN 13
2.7 METODE ANALISIS PROTEIN 14
2.7.1 Metode Kjeldahl (Kjeldahl Method) 14
2.7.2 Metode Pengikatan Zat Warna (Udy Dye
Binding Method) 15
2.7.3 Metode Faktor Refleksi Inframerah (Infrared
Reflectance Method) 16
2.7.4 Metode Biuret (BiuretMethod) 16
2.8 RESPONSE SURFACE METHODOLOGY(RSM) 17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 19
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 19
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 20
3.2.1 Bahan Penelitian 20
3.2.2 Peralatan Penelitian 20
3.3 RANCANGAN PENELITIAN 20
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 21
3.4.1 Persiapan Sampel 21
3.4.2 Pembuatan Protein 22
3.4.2.1 Deproteinasi 22
3.4.2.2 Ekstraksi Protein 22
3.4.3 Karakterisasi Protein 23
3.4.4.1 Analisis Kadar Air 23
3.4.4.2 Analisis Kadar Abu 23
3.4.4.3 Analisis Kadar Protein 24
3.4.4.4 Analisis Kadar Ph 24
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 25
3.5.1 Persiapan Sampel 25
3.5.2 Pembuatan Protein 26
3.5.2.2 Ekstraksi Protein 27
3.5.3 Karakterisasi Protein 28
3.5.4.1 Analisis Kadar Air 28
3.5.4.2 Analisis Kadar Abu 28
3.5.4.3 Analisis Kadar pH 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 30
4.1 KARAKTERISTIK BAHAN BAKU 30
4.2 ANALISIS PENGARUH VARIABEL 31
4.2.1 Pengaruh Variabel Konsentrasi KOH dan Waktu
Reaksi terhadap Yield 35
4.4.2 Pengaruh Variabel Konsentrasi KOH dan
Temperatur Reaksi terhadap Yield 38
4.4.3 Pengaruh Variabel Waktu Reaksi dan
Temperatur Reaksi terhadap Yield 40
4.3 KARAKTERISTIK PROTEIN 43
4.4 ANALISIS EKONOMI 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 48
5.1 KESIMPULAN 48
5.2 SARAN 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sifat Selektif Protein 8
Gambar 2.2 Reaksi Deproteinasi 12
Gambar 2.3 Ilustrasi Metode Faktor Refleksi untuk Analisis Protein 16
Gambar 2.4 Struktur Cu2+-Peptida 16
Gambar 2.5 Reaksi Biuret 17
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Sampel 25
Gambar 3.2 Flowchart Deproteinasi 26
Gambar 3.3 Flowchart Ekstraksi Protein 27
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Air 28
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kadar Abu 28
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Kadar pH 29
Gambar 4.1 Perbandingan Yield Protein Hasil Percobaan dan Prediksi
Model 34
Gambar 4.2 Interaksi Antara Konsentrasi KOH dan Waktu Reaksi
dengan Yield Protein (a) Permukaan Respon; (b) Plot
Kontur
36
Gambar 4.3 Interaksi Antara Konsentrasi KOH dan Suhu Reaksi
dengan Yield Protein (a) Permukaan Respon; (b) Plot
Kontur
38
Gambar 4.4 Interaksi Antara Waktu Reaksi dan Suhu Reaksi dengan
Yield Kitosan (a) Permukaan Respon; (b) Plot Kontur 41
Gambar 4.5 Protein Kulit Udang 43
Gambar A.1 Data Rancangan Percobaan 55
Gambar A.2 Kotak DialogCreate Response Surface Design 57
Gambar A.3 Kotak Dialog Create Response Surface Design-Display
Available Design 57
Gambar A.4 Kotak DialogCreate Response Surface Design-Design 58
Gambar A.5 Kotak DialogCreate Response Surface Design-Factors 58
Gambar A.6 Kotak DialogCreate Response Surface Design-Options 59
Gambar A.8 Kotak DialogCreate Response Surface Design 60
Gambar A.9 Kotak DialogAnalyze Response Surface Design-Graphs 60
Gambar A.10 Kotak DialogAnalyze Response Surface Design-Storage 61
Gambar A.11 Lembar Kerja Hasil Analisis 61
Gambar A.12 Kotak DialogResponse Optimizer 62
Gambar A.13 Kotak DialogResponse Optimizer-Setup 62
Gambar A.14 Lembar Kerja Nilai Optimasi 63
Gambar A.15 Data Hasil Analisis Kadar Protein 66
Gambar C.1 Persiapan Sampel (a) Setelah Pengeringan (b) Setelah
Pengayakan Dengan Ayakan 50 Mesh 69
Gambar C.2 (a) Deproteinasi (b) Filtrasi 69
Gambar C.3 Filtrat Deproteinasi 69
Gambar C.4 Filtrat Ditambahkan HCl 70
Gambar C.5 (a) Sentrifugasi (b) Endapan Hasil Sentrifugasi 70
Gambar C.6 Filtrasi Protein 70
Gambar C.7 Analisis Kadar Air 71
Gambar C.8 Analisis Kadar Abu 71
Gambar C.9 Analisis Kadar pH 71
Gambar C.10 Analisis Kadar Protein (a) Proses Destruksi (b) Proses
Destilasi (c) Proses Titrasi 72
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jumlah dan Nilai Produksi Udang Indonesia 2009-2014* 1
Tabel 1.2 Rangkuman Hasil PenelitianProtein RecoveryTerdahulu 4
Tabel 2.1 Perkiraan Komposisi Kulit-Kulit Perikanan 8
Tabel 2.2 Kandungan Asam Amino Protein Kulit Udang (g/100 g
protein) 10
Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian 19
Tabel 3.2 Variabel Bebas Pembuatan Protein dari Kulit Udang 21
Tabel 3.3 Central Composite DesignUntuk Pembuatan Protein dari
Kulit Udang 21
Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik Bahan Baku 30
Tabel 4.2 Kode Level dan Nilai Level Variabel Berubah 31
Tabel 4.3 Desain Tabel Pengkodean Percobaan Pembuatan Protein
Kulit Udang 32
Tabel 4.4 Yield Protein denganCentral Composite Design 32
Tabel 4.5 Koefisien Regresi 33
Tabel 4.6 Data dan Perhitungan Yield Protein Selama Proses Isolasi
Kitin dari Kulit Udang pada Kondisi Deproteinasi Optimum 35
Tabel 4.7 Perbandingan Standar Mutu Protein sebagai Bahan Pakan
dengan Hasil Penelitian 42
Tabel 4.8 Perhitungan Biaya Bahan Baku 45
Tabel 4.9 Waktu Penggunaan Alat Setiap Tahapan Proses (menit) 46
Tabel 4.10 Perhitungan Kebutuhan Listrik 46
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN 55
A.1 Data Rancangan Percobaan 55
A.2 Data Hasil Penelitian 56
A.3 Langkah-Langkah Pengolahan Data denganMinitab 16 56
A.4 Hasil Pengolahan Data denganMinitab 16 63
A.5 Data Hasil Analisis Kadar Protein 66
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN 67
B.1 Kadar Air 67
B.2 Kadar Abu 67
B.3 Kadar Protein 67
B.4 %YieldProtein 68
LAMPIRAN C DOKUMENTASI 69
C.1 Persiapan Sampel 69
C.2 Proses Pengambilan Protein 69
C.3 Karakterisasi Protein 71
DAFTAR SINGKATAN
ANOVA Analysis of Variance
CCD Central Composite Design
DOE Design of Experiment
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
X1 Konsentrasi KOH M
X2 Suhu Reaksi oC
X3 Waktu Reaksi Menit
